光電傳感器的技術原理及應用

        ICCSZ訊：光電傳感器是把被測量的變化轉換成光信號的變化，然后，借助光電元件把光信號轉換成電信號來實 現(xiàn)控制。如光電開關、光感電阻、光感二極管、光電池、光纖等。

　　1、光電傳感器工作原理

　　光電傳感器是通過把光強度的變化轉換成電 信號的變化來實現(xiàn)的，一般情況下，它有三部分組成，可分為發(fā)送器、接收器和檢測電路。投光器發(fā)出的光束被物體阻斷或部分反射，受光器最終作出判斷，發(fā)射器發(fā)射光束一般來源于半導體的光源—發(fā)光二極管和激光二極管，光束不間斷的發(fā)射或改變脈沖寬度，接收器有光電二極管或光電三極管組成，在接收器前面裝有光學元件—透鏡或光圈，在其后面檢測電路，濾出有效信號和應用信號，實現(xiàn)控制。

　　2、光電傳感器可用來測量什么量及作用

　　光電式傳感器是以光電器件作為轉換元件的 傳感器。它可用于檢測直接引起光量變化的非電量，如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也 可用來檢測能轉換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應變、位移、振動、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。如自動門傳感、色標檢出等。

　　3、光電傳感器測量具體過程以及分類

　　由光通量對光電元件的作用原理不同，所制成 的光學測控系統(tǒng)是多種多樣的，按光電元件(光學測控系統(tǒng))輸出量性質(zhì)可分二類，即模擬式光電傳感器和脈沖(開關)式光電傳感器。模擬式光電傳感器是將被測量轉換成連續(xù)變化的光電流，它與被測量間呈單值關系。模擬式光電傳感器按被測量(檢測目標物體)方法可分為透射(吸收)式、漫反射式、遮光式 (光束阻檔)三大類。所謂透射式是指被測物體放在 光路中，恒光源發(fā)出的光能量穿過被測物，部份被吸收后，透射光投射到光電元件上。所謂漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被測物上，再從被測物體表面反射后投射到光電元件上。所謂遮光式是指當光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測物光遮其中一部份，使投射剄光電元件上的光通量改變，改變的程度與被測物體在光路位置有關。

　　4、光電傳感器優(yōu)點

　　4.1、檢測距離長。在對射型中保留10m以上的檢測距離等，便能實現(xiàn)其他檢測手段。

　　4.2、對檢測物體的限制少。 由于以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原 理，所以不象接近傳感器等將檢測物體限定在金屬，它可對玻璃.塑料.木材.液體等幾乎所有物體進行檢測。

　　4.3、響應時間短。光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構成，所以不包含機械性工作時間。

　　4.4、分辨率高。能通過高級設計技術使投光光束集 中在小光點，或通過構成特殊的受光光學系統(tǒng)，來實現(xiàn)高分辨率。也可進行微小物體的檢測和高精度的位置檢測。

　　4.5、可實現(xiàn)非接觸的檢測。可以無須機械性地接觸 檢測物體實現(xiàn)檢測，因此不會對檢測物體和傳感器造成損傷。因此，傳感器能長期使用。

　　4.6、可實現(xiàn)顏色判別。通過檢測物體形成的光的反 射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合而有所差異。利用這種性質(zhì)，可對檢測物體的顏色進行檢測。

　　4.7、便于調(diào)整。在投射可視光的類型中，投光光束 是眼睛可見的，便于對檢測物體的位置進行調(diào)整。

5、光電傳感器應用

　　5.1、煙塵濁度監(jiān)測儀。防止工業(yè)煙塵污染是環(huán)保的 重要任務之一。為了消除工業(yè)煙塵污染，首先要知道煙塵排放量，因此必須對煙塵源進行監(jiān)測、自動顯示和超標報警。煙道里的煙塵濁度是用通過光在煙道里傳輸過程中的變化大小來檢測的。如果煙道濁度增加，光源發(fā)出的光被煙塵顆粒的吸收和折射增加，到達光檢測器的光減少，因而光檢測器輸出信號的強弱便可反映煙道濁度的變化。

　　5.2、光電池在光電檢測和自動控制方面的應用。光 電池作為光電探測使用時，其基本原理與光敏二極管相同，但它們的基本結構和制造工藝不完全相同。 由于光電池工作時不需要外加電壓；光電轉換效率高，光譜范圍寬，頻率特性好，噪聲低等，它已廣泛地用于光電讀出、光電耦合、光柵測距、激光準直、電影還音、紫外光監(jiān)視器和燃氣輪機的熄火保護裝置。

　　6、光電傳感器改進方法及前景

　　由于計算機應用于測量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)時，也必 須由傳感器提供準確可靠的信息，如果傳感器的水平與計算機的水平不能相適應，那么電子計算機便不能充分發(fā)揮應有的作用。如果傳感器不能靈敏地感受被測量或不能把感受到的被測量精確地轉換成信號。其他儀表和裝置精度再高也無意義。近年來，新的光電器件不斷涌現(xiàn)，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進步應用開創(chuàng)了新的一頁。

　　7、光電傳感器常見故障及排除

　　7.1、一邊亮，一邊不亮。一般為接收端指示燈不亮。 發(fā)射端只要供電，燈就會亮。首先打開光電開關盒，觀察固定螺絲是否松動，兩只開關是否在一條直線上，一般情況下，重新調(diào)整緊固即可。如仍不能排除，可用“萬用表”量一下接收端的供電電源24伏是否正常，供電電源正常的情況下，可將接收端距發(fā)射端近一些再試驗，應能排除。如電源不正常，應檢查電源。

　　7.2、指示燈兩邊都不亮。此現(xiàn)象應該是光電開關的供電不正常，檢查供電線路及電源即可。

　　7.3、擋住時，沒5V電壓輸出。首先用“萬用表”量 公共端+5V和GND之間是否有電壓，如電壓不正常，檢查+5V供電電源和線路即可排除。電壓正常情況下，可量一下常閉端同GND間電壓為+5V，沒有電壓的情況下，再量一下常開端同GND間電壓，如有+5V的話，將常開常閉對調(diào)一下即可。如常開常閉兩個都沒電壓，說明光電開關觸點損壞，需要更換光電開關方可排除。

　　7.4、若開關完好，判斷PLC信號輸入線路有無問題， 用表打到電源24伏，和線路端的信號線看是否為24伏。若有說明信號線路沒開路，用表打到電阻檔測信號線和負極和地有無電阻，若有說明線路破損。